耐酸性环境腐蚀电阻焊钢管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐酸性环境腐蚀电阻焊钢管及其制备方法，其合金材料的质量百分比为：C：0.03～0.18％；Mn：1.25～1.75％；Si：0.17～0.37％；Al：0.02～0.05％；P≤0.008％；S≤0.001％；N≤0.005％；O≤0.0015％；H≤0.00015％；Ca：0.001～0.005％；并控制Al∶N≥2∶1；Ca∶S≥2∶1；余量为Fe；材料经熔炼，连续铸造，制备热轧板卷；用热轧板卷生产直缝电阻焊接钢管；焊后热处理；最后，截成焊接钢管，在钢管两端加工螺纹；具有优良的强度、塑性、韧性、耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油天然气工业用。用于酸性环境中服役的油气输送管、油气井套管和油管可膨胀套管
技术介绍
电阻焊管具有生广效率闻、成材率闻、钢管几何尺寸精度闻等特点，加之焊接技术发展及无损检测技术进步，使直缝电阻焊管的质量有了很大提高。但是，直缝电阻焊管在使用中的质量事故时有发生，主要表现为焊缝存在粗大组织缺陷、焊缝存在氧化物夹杂、甚至存在未熔合或裂纹，严重时会导致爆裂。在腐蚀环境中服役的电阻焊管，还存在氢致裂纹、硫化物应力腐蚀破裂现象。二十世纪八十年代以来，随着国内直缝电阻焊接生产线的引进，国产直缝电阻焊管开始生产和应用。但是，国产电阻焊管生产厂家繁多，产品质量参差不齐，时而发生质量事故，其技术完整性还有待提高。目前，强度级别在60ksi级以上的耐酸性环境腐蚀电阻焊管在国内还是空白，国际上已批量应用了强度级别达到65ksi的电阻焊管，但其成分设计和制造工艺尚未完全公开。为了满足石油天然气勘探开发、储运对电阻焊管可靠、经济的要求，本专利技术通过钢材化学成分和套管制造工艺的优化设计，提出了一种兼顾强度、塑性、韧性、母材与焊缝性能均一、耐腐蚀性能优良的直缝电阻焊管用钢及相应的制造方法。为了保证膨胀施工的顺利实施，膨胀管应具有优良的膨胀性能并且要求材料在膨胀之后仍具有良好的韧性和强度。本专利技术就是基于上述背景，提出了一种兼顾塑性、焊缝无缺陷、母材与焊缝性能均一的可膨胀套管及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，并提出相应的油气输送管、油管和套管、可膨胀套管的制备方法。本专利技术所述的一种耐酸性环境腐蚀电阻焊钢管的合金材料(各组分)质量百分比如下C 0. 03 O. 18 % ；Mn : I. 25 I. 75% ；Si :0. 17 O. 37 % ；A1 :0. 02 O. 05 % ；P 彡 O. 008 % ；S ^ O. 001 % ；N ^ O. 005 % ；0 ^ O. 0015 % ；H ^ O. 00015 % ；Ca :0. 001 O. 005% ;并控制AL :N彡2 I ；Ca S ^ 2 I ;同时，控制Μη/Si :4 15。含有质量百分比的Nb :0. 03 O. 08%；Ti :0. 02 O. 06%；V :0. 03 O. 08%中的一种或两种以上的合金元素，并控制Nb+V+Ti ^ O. 15% ;含有质量百分比O. 15 O. 30%的Cu，O. 15 O. 30%的Mo, O. 15 O. 30% 的 Ni，O. 20 O. 30% 的 Cr，O. 03 O. 05% 的 Re (稀土)合金元素；余量为Fe。适当的碳含量主要是为了兼顾材料的强度、塑性、韧性以及螺纹的抗粘扣性能和管材的耐腐蚀性能;Mn作为主要的合金元素来提高钢的淬透性并产生固溶强化；严格控制H、0、N及Al N比和Ca S比用以控制韧性和耐腐蚀性能；微量Nb、Ti、V用以细化晶粒并产生沉淀强化作用；少量Cu、Mo、Ni、Cr多元合金化的优势是可以避免单一元素有可能产生的不利影响；加入Re元素主要是起到净化、夹杂物变质和变形并细化、改善偏析、固溶强化等作用；控制Mn与Si的用量比，主要是要降低电阻焊接过程中焊缝补可避免的氧化物的熔点使其易于排出。耐酸性环境腐蚀电阻焊钢管的制备方法首先，制备热轧板卷将上述材料(各组分)经氧吹转炉熔炼，煨Si-Ca丝对钢中夹杂物进行球化处理，再转入精炼炉脱S、P等有害杂质，之后在真空炉脱O、N、H等有害气体，采用连续铸造及连铸过程中的电磁搅拌(减小偏析)制成厚度约为250_的厚板坯，力口热至1200。。，1000。。 11001粗轧，7001 950°C精轧，轧后冷却速度20。。 50°C /s，卷取温度520 600°C，制成综合性能优良的厚度为7 20mm的热轧板卷。其次，用热轧板卷生产直缝电阻焊接钢管热轧板卷拆卷、矫平，铣边，精确控制带钢宽度和板边垂直度，采用排辊成型控制板边波形；调整焊接电流、电压参数。控制焊缝的挤压量在I. 5 3. 5mm，以产生60° 80°的焊缝金属流动上升角。开口角控制在3° 8。，进行焊接，焊接速度为15 25m/min ;焊接成厚度为7 20mm的直缝钢管。然后，对焊后焊接钢管进行焊缝正火或整体正火或整体淬火，控制水冷开始温度在380 400°C，正火或淬火温度900 1000°C，正火或淬火后的焊接钢管在线450_550°C热定径及校直；或采用热张力减径方法，通过高温扩散和形变热处理，使钢管的成分均匀，甚至于达到“无缝化”，材料晶粒细化；还可以进行一次880°C 950°C的整体加热淬火并进行550°C 650°C回火，淬火回火后的焊接钢管也可以采用450°C 550°C的离线热校直。最后，将焊接钢管截成长度10 12m的管段。若用作油管和套管或可膨胀套管，在每根焊接钢管的两端，用数控机床加工API标准螺纹或特殊螺纹。本专利技术的有益效果本专利技术制备的直缝电阻焊钢管，具备以下性能特点耐腐蚀直缝电阻焊油气输送管屈服强度达到70kSi钢级，屈服强度彡485MPa，抗拉强度彡570Mpa;延伸率彡35% ;母材横向全尺寸V型缺口 Charpy冲击能彡150J，焊缝彡90J ;在似06 A溶液中浸泡96小时后，裂纹长度率CLR彡15%，裂纹厚度率CTR彡5%，裂纹面积率CSR < 2% ;焊缝沟状腐蚀敏感系数< I. 3。耐腐蚀直缝电阻焊油管和套管屈服强度达到IlOkSi钢级，屈服强度彡758MPa，抗拉强度> 862Mpa ;延伸率> 25%;母材横向全尺寸V型 缺口 Charpy冲击能> 100J，焊缝彡60J ;在似06 A溶液中浸泡96小时后，裂纹长度率CLR彡15%，裂纹厚度率CTR彡5%，裂纹面积率CSR < 2% ;焊缝沟状腐蚀敏感系数< I. 3。耐腐蚀直缝电阻焊可膨胀套管膨胀前，屈服强度达到70kSi钢级，屈服强度彡485MPa，抗拉强度彡570Mpa ;延伸率彡35% ;母材横向全尺寸V型缺口 Charpy冲击能彡150J，焊缝彡90J ;膨胀后，屈服强度达到90kSi钢级，屈服强度彡625MPa，抗拉强度彡690Mpa ;延伸率彡25% ;母材横向全尺寸V型缺口 Charpy冲击能彡90J，焊缝彡60J ;在Nace A溶液中浸泡96小时后，裂纹长度率CLR < 15 %，裂纹厚度率CTR < 5 %，裂纹面积率CSR^ 2% ;焊缝沟状腐蚀敏感系数彡I. 3。具体实施方式实施例I :以一批次耐腐蚀直缝电阻焊油气输送管及其制备方法为例，对本专利技术作进一步详细说明。耐腐蚀直缝电阻焊油气输送管用钢合金成分(各组分)质量百分比是，C :O. 035%, Mn 1. 65%, Si 0. 24%, P 0. 008%, S 0. 0008%, O 0. 0010% ；H :0. 00012% ；N O. 005%, Ca 0. 003%, Al 0. 03%, Nb 0. 05% ；Ti 0. 02% ；Re 0. 03% ;其余 Fe。制备耐腐蚀直缝电阻焊油气输送管的方法首先，制备热轧板卷将直缝电阻焊油气输送管用钢各组分经过氧吹转炉熔炼，炉外精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐酸性环境腐蚀电阻焊钢管，其特征是按质量百分比各组分为C :0. 03 O. 18 % ；Mn 1. 25 I. 75 % ；Si :0. 17 O. 37 % ；A1 :0. 02 O. 05 % ；P ≤O. 008 % ；S≤O. 001 % ；N ^ O. 005 % ；0 ^ O. 0015 % ；H ^ O. 00015 % ；Ca :0. 001 O. 005 % ;控制Al : N ≥2 : I ;Ca : S ≥ 2 : I ;控制 Mn/Si :4 15 ;Cu :0· 15 O. 30 % ;Mo :0· 15 O. 30% ；Ni 0. 15 O. 30% ；Cr :0. 20 O. 30% ；Re :0. 03 O. 05% ； 并含有质量百分比Nb :0. 03 O. 08 % ；Ti :0. 02 O. 06 % ；V :0. 03 O. 08 %中的一种或两种以上的元素，控制Nb+V+Ti ^ O. 15% ； 余量为Fe。2.—种权利要求I所述的耐酸性环境腐蚀直缝电阻焊钢管钢的制备方法；其特征在于 首先，制备热轧板卷将权利要求I的组分经氧吹转炉熔炼，煨Si-Ca丝对钢中夹杂物进行球化处理，再转入精炼炉脱S、P有害杂质，之后在真空炉脱O、N、H有害...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯耀荣，上官丰收，杨龙，郑茂盛，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：